TW201918515A - 樹脂強化膠粒、強化塑膠混合料以及低溫重載塑膠製品的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種樹脂強化膠粒、強化塑膠混合料以及低溫重載塑膠製品的製造方法。本發明所公開的製造方法包括下列步驟：通過同向雙軸押出機將35至60重量%的聚乙烯樹脂、40至60重量%的玻璃纖維股段及2至10重量%的偶合劑進行混練，以形成樹脂預混物；對樹脂預混物進行冷卻造粒程序以形成樹脂強化膠粒；混合樹脂強化膠粒及基本樹脂以形成樹脂強化材料；以及對樹脂強化材料進行壓製成形或是射出成形以形成低溫重載塑膠製品。通過使用具有特定成分配比的樹脂強化膠粒，低溫重載塑膠製品在低溫下具有優異的抗彎折特性且可達到環保訴求。

Description

樹脂強化膠粒、強化塑膠混合料以及低溫重載塑膠製品的製 造方法

本發明涉及一種強化膠粒、強化塑膠混合料以及塑膠製品的製造方法，特別是涉及一種樹脂強化膠粒、使用樹脂強化膠粒的強化塑膠混合料以及低溫重載塑膠製品的製造方法。

在現有技術中，聚乙烯樹脂(polyethylene，PE)由於具有優異的耐低溫及高延伸特性而被用於製造射出、押出、壓鑄等產品的原料，且由其所製成的產品已被廣泛應用於冷凍、冷藏以及寒帶地區等低溫環境下。

另一方面，聚乙烯樹脂同時具有剛性較差的缺點。具體而言，聚乙烯樹脂的彎曲模量較聚丙烯等樹脂低而不利運用於具有重載需求的塑膠製品。在現有技術中，為了提升聚乙烯樹脂產品的重載特性，是在聚乙烯塑膠產品的結構中植入鐵棒(鐵管)等金屬部件來補強產品強度，藉此提升聚乙烯塑膠產品的抗彎折能力。

然而，採用上述方案會導致在欲將聚乙烯塑膠產品進行回收時，必須事先將鐵棒等金屬補強材自聚乙烯塑膠產品的主體移除，才能將聚乙烯塑膠材料粉碎並進行回收再利用的程序。

本發明所要解決的技術問題在於，克服現有聚乙烯樹脂材料 強度較低、剛性較差的缺點，而針對現有技術的不足提供一種樹脂強化膠粒、一種強化塑膠混合料以及一種低溫重載塑膠製品的製造方法，這些技術方案是通過調整樹脂強化膠粒的成分配比，以大幅提升塑膠材料的強度特性。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種樹脂強化膠粒，其包括35至60重量%的一聚乙烯樹脂、40至60重量%的一玻璃纖維股段以及2至10重量%的一偶合劑，其中，所述偶合劑是一經馬來酐接枝的烯烴。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種強化塑膠混合料，其包括10至90重量%的一樹脂強化膠粒以及90至10重量%的一基本樹脂，其中，所述樹脂強化膠粒包括35至60重量%的一聚乙烯樹脂、40至60重量%的一玻璃纖維股段以及2至10重量%的一偶合劑，且所述偶合劑是一經馬來酐接枝的烯烴。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外再一技術方案是，提供一種低溫重載塑膠製品的製造方法，包括：通過一同向雙軸押出機將35至60重量%的一聚乙烯樹脂、40至60重量%的一玻璃纖維股段以及2至10重量%的一偶合劑進行混練，以形成一樹脂預混物；對所述樹脂預混物進行一冷卻造粒程序，以形成一樹脂強化膠粒，所述樹脂強化膠粒包括35至60重量%的所述聚乙烯樹脂、40至60重量%的所述玻璃纖維股段以及2至10重量%的所述偶合劑；混合所述樹脂強化膠粒以及一基本樹脂，以形成一樹脂強化材料；以及對所述樹脂強化材料進行壓製成形或是射出成形，以形成所述低溫重載塑膠製品。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的樹脂強化膠粒、強化塑膠混合料以及低溫重載塑膠製品的製造方法，其能通過“35至60重量%的一聚乙烯樹脂、40至60重量%的一玻璃纖維股段以及2至10重量%的一偶合劑”的技術方案，以改量低溫 重載塑膠製品在低溫下的變形量以及抗彎折能力，並簡化其回收再利用的程序。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

圖1為本發明所提供的低溫重載塑膠製品的製造方法的流程圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“樹脂強化膠粒、強化塑膠混合料以及低溫重載塑膠製品的製造方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

首先，本發明所提供的樹脂強化膠粒是包括35至60重量%的聚乙烯樹脂、40至60重量%的玻璃纖維股段以及2至10重量%的偶合劑，其中，偶合劑是一經馬來酐接枝的烯烴。

具體而言，本發明所提供的樹脂強化膠粒所使用的聚乙烯樹脂的分子量與其他特性不在此限制。舉例而言，聚乙烯樹脂可以是一種高密度聚乙烯樹脂。在本發明的一個實施例中，高密度聚乙烯樹脂可以是台灣塑膠工業股份有限公司所生產商品名為Taisox 8050、8010的聚乙烯樹脂。

接下來，在聚乙烯樹脂是與具有特定含量的玻璃纖維股段以及偶合劑相互混合，藉此提升聚乙烯樹脂的特性而使得所製成的 產品具有優異的機械特性。在本發明的實施例中，玻璃纖維股段是短切玻璃纖維(chopped strand glass fiber)，且是具有介於3.2至25.4釐米之間的長度以及介於5至15微米之間的直徑。另外，在本發明中，可以選用聚丙烯(PP)系統的短切玻璃纖維來作為玻璃纖維股段。較佳地，玻璃纖維股段具有約3.2釐米的長度，以及10至13微米之間的直徑。

值得注意的是，在本發明所提供的樹脂強化膠粒中，玻璃纖維股段的含量必須被控制在特定範圍內。如前所述，玻璃纖維股段的含量可以是介於40至60重量%之間。經過實驗證實，採用65或是70重量%的玻璃纖維股段會造成在通過捏合而押出後得到的產物具有較差的熔融流動性，而無法進行擠出造粒。另外，若玻璃纖維股段的添加量過低，例如，低於40重量%，則所獲得的樹脂強化膠粒具有很差的彎曲彈性率以及不佳的缺口衝擊強度。

另外，偶合劑又可以稱為增容劑，其可以使得添加於聚乙烯樹脂中的玻璃纖維股段良好分散於聚乙烯樹脂中，藉此確保由樹脂強化顆粒所製成的產品的耐衝擊特性。具體而言，本發明實施例所使用的偶合劑可以是經馬來酐接枝的烯烴。舉例而言，偶合劑可以採用購自韓國或日本製造生的經馬來酐接枝的烯烴。

本發明所提供的樹脂強化膠粒可以是使用同向雙軸押出機而將上述不同成分混合製成。使用同向雙軸押出機的步驟中的各項參數在本發明中並不加以限制，且可以由所屬領域具有通常知識者進行調整。

樹脂強化膠粒可以被用於製造適用於低溫的使用環境的重載製品。具體而言，本發明所提供的樹脂強化膠粒具有優良的彎曲彈性率以及低溫缺口衝擊強度。

除此之外，本發明還提供一種強化塑膠混合料，其包括上述樹脂強化膠粒以及基本樹脂。具體而言，強化塑膠混合料包括10至90重量%的樹脂強化膠粒以及90至10重量%的基本樹脂。事 實上，將上述具有經過改良的特性的樹脂強化膠粒與基本樹脂併用可以降低生產成本，並確保由強化塑膠混合料所製成的產品在低溫下的缺口衝擊強度。

如上所述，樹脂強化膠粒包括35至60重量%的聚乙烯樹脂、40至60重量%的玻璃纖維股段以及2至10重量%的偶合劑，且偶合劑可以是經馬來酐接枝的烯烴。針對聚乙烯樹脂以及玻璃纖維股段的種類選擇都如上所述，在此不再次敘述。

值得注意的是，強化塑膠混合料中的基本樹脂以及聚乙稀樹脂都可以是聚乙烯，例如高密度聚乙烯。換句話說，強化塑膠混合料的樹脂強化膠粒所使用的聚乙烯樹脂可以與基本樹脂為相同種類的材料。如此一來，還可以進一步降低製造的成本與複雜度。

具體來說，強化塑膠混合料可以通過將樹脂強化膠粒與基本樹脂相互混合而形成。舉例而言，上述兩種材料被依特定比例稱重並放入PE塑膠袋中，在將PE塑膠袋充氣並封口後，可以採用人工方式搖晃PE塑膠袋以使其中的材料相互混合。

接下來，本發明還提供一種使用上述樹脂強化膠粒以及強化塑膠混合料來形成低溫重載塑膠製品的方法。請參閱圖1，圖1為本發明所提供的低溫重載塑膠製品的製造方法的流程圖。

如圖1所示，本發明所提供的低溫重載塑膠製品的製造方法包括：通過同向雙軸押出機將35至60重量%的聚乙烯樹脂、40至60重量%的玻璃纖維股段以及2至10重量%的偶合劑進行混練，以形成樹脂預混物(步驟S100)；對樹脂預混物進行冷卻造粒程序，以形成樹脂強化膠粒(S102)；混合樹脂強化膠粒以及基本樹脂，以形成樹脂強化材料(S104)；以及對樹脂強化材料進行壓製成形或是射出成形，以形成低溫重載塑膠製品(S106)。

詳細而言，在步驟S100中，是通過同向雙軸押出機來形成樹脂預混物。接下來，在步驟S102中，對樹脂預混物進行冷卻造粒程序而形成樹脂強化膠粒。通過步驟S100以及步驟S102所形成 的樹脂強化膠粒即是前述具有經過改良的彎曲彈性率以及缺口衝擊率的樹脂強化膠粒。

接下來，在步驟S104中，將樹脂強化膠粒與基本樹脂，例如聚乙烯樹脂相互混合而形成樹脂強化材料。如上所述，樹脂強化材料的形成方法可以通過人工混合程序而完成。

最後，樹脂強化材料可以通過壓製成形或是射出成形而形成低溫重載塑膠製品。值得注意的是，在所形成的低溫重載塑膠製品中，由於相較於傳統的聚乙烯材料，本發明所使用的樹脂強化材料已是具有優異的彎曲彈性率以及缺口衝擊率，並不需要額外使用金屬支撐件例如鐵棒等組件來加強製品的強度。

接下來，通過下列實施例，將具體例示本發明所提供的樹脂強化膠粒、樹脂強化材料以及由其等所製成的低溫重載塑膠製品的特性。

[樹脂強化膠粒的試驗] 1.偶合劑種類對產品效能的影響

(1)試驗材料

聚乙烯樹脂：Taisox 8050、8010(台灣塑膠工業股份有限公司)

玻璃纖維股段：TG-202P(台灣玻璃股份有限公司)

偶合劑A：高密度Polyolefin-MAH，韓國廠商製造

偶合劑B：低密度Polyolefin-MAH，韓國廠商製造

偶合劑C：PE基材MB，日本，MARICOM

偶合劑D：Polyolefin共聚物-MAH，台灣，IM-100N

(2)捏合設備

德國Berstorff型號ZE-40的同向雙軸押出機

樹脂強化膠粒的成分配比與試驗結果如下表1所示。

表1

由表1的內容可知，相較於未採用任何偶合劑的試驗1，本發明所提供的樹脂強化膠粒具有明顯提升的缺口衝擊強度。

2.偶合劑配比對產品效能的影響

(1)試驗材料

聚乙烯樹脂：Taisox 8050(台灣塑膠工業股份有限公司)

玻璃纖維股段：TG-202P(台灣玻璃股份有限公司)

偶合劑：高密度Polyolefin-MAH，韓國，NB2520A

(2)捏合設備

德國Berstorff型號ZE-40的同向雙軸押出機

樹脂強化膠粒的成分配比與試驗結果如下表2所示。

由表2可知，使用範圍介於2至10重量%的偶合劑可以確保彎曲彈性率以及缺口衝擊強度等特性。特別是，偶合劑範圍在2至5重量%之間可以使得樹脂強化膠粒的彎曲彈性率為高於7000MPa。

3.玻璃纖維股段配比對產品效能的影響

(1)試驗材料

聚乙烯樹脂：Taisox 8050(台灣塑膠工業股份有限公司)

玻璃纖維股段：TG-202P(台灣玻璃股份有限公司)

偶合劑：高密度Polyolefin-MAH，韓國，NB2520A

(2)捏合設備

德國Berstorff型號ZE-40的同向雙軸押出機

樹脂強化膠粒的成分配比與試驗結果如下表3所示。

在上表中，試驗5中，70wt.%的玻璃纖維股段配比造成混合物熔融流動性差而無法擠出造粒。另外，表3的數據顯示未使用玻璃纖維股段的試驗1具有較差的彎曲彈性率以及缺口衝擊強度。

[強化塑膠混合料的試驗]

(1)試驗材料

基本樹脂：Taisox 8041(台灣塑膠工業股份有限公司)

樹脂強化膠粒：玻璃纖維股段配比為50wt.%

(2)混合程序

採用人工方式混合。依設定比例秤重基本樹脂與樹脂強化膠粒，總重為約0.5至3公斤，放入PE塑膠袋並將PE塑膠袋充滿氣體，將帶口束緊並以人工方式搖晃10至15次。所形成的強化塑膠混合料依ASTM規範射出成形而形成標準 試片。

(3)測試方式

A.荷重變形量

試樣：依ASTM D-638規範射出成形拉伸量測標準試片，厚度3.0mm。

荷重：2.06kgf

跨距：80mm

B.機械特性

依ASTM規範編號ASTM D-790、ASTM D256量測。

實驗數據如下表4所示。

由表4所列的實驗數據可知，相較於100wt.%的基本樹脂，混用樹脂強化膠粒的試片具有經過改良的彎曲彈性率，同時保有足夠的缺口衝擊強度。除此之外，採用100wt.%的樹脂強化膠粒所形成的試片具有優異的彎曲彈性率。

[低溫重載塑膠製品荷重變形試驗]

(1)試驗物件：塑膠棧板，自製，南亞塑膠股份有限公司，型號DCJ-1200 x 1000 x 145，物件最大荷重1,000kg。

(2)成形材料

基本樹脂：聚乙烯樹脂，台灣塑膠工業股份有限公司，Taisox 8041

樹脂強化膠粒：玻璃纖維股段配比為50wt.%

(3)成形設備：射出機，廠牌富強鑫，射出能力3500T。

(4)功能量測項目及方法

A.抗彎曲強度

依CNS8170平墊板檢驗法5.2試驗。

荷重：物件最大荷重1.25倍(1,250kgf)

跨距：1,000mm

B.腳部壓縮強度

依CNS 8170平墊板檢驗法5.1試驗

荷重：物件最大荷重1.1倍(1,100kgf)

跨距：1,000mm

實驗數據如下表5所示。

由表5的數據可知，相較於未使用樹脂強化膠粒的試驗1，本發明所提供的強化塑膠混合料具有優異的抗彎曲變形量與腳部壓縮變形量。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的樹脂強化膠粒、強化塑膠混合料以及低溫重載塑膠製品的製造方法，其能通過“35至60重量%的聚乙烯樹脂、40至60重量%的玻璃纖維股段以及2至10重量%的偶合劑”的技術方案，以改量低溫重載塑膠製品在低溫下的變形量以及抗彎折能力，並簡化其回收再利用 的程序。

更進一步來說，本發明所提供的樹脂強化膠粒可以依據使用者的需求而與基本樹脂相互混合以形成強化塑膠混合料，而樹脂強化膠粒中所採用的特定成分配比的玻璃纖維股段與偶合劑使得強化塑膠混合料具有優異的抗彎折強度。如此一來，在採用強化塑膠混合料來形成重載製品，例如用於低溫環境的棧板時，不需要再於製品結構中加入金屬支撐件例如鐵棒來補強製品的強度。據此，強化塑膠混合料可以大幅降低製品的荷重變形量，並維持在低溫下(零下20℃以上)的耐衝擊強度。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

Claims (10)

1. 一種樹脂強化膠粒，其包括35至60重量%的一聚乙烯樹脂、40至60重量%的一玻璃纖維股段以及2至10重量%的一偶合劑，其中，所述偶合劑是一經馬來酐接枝的烯烴。
2. 如請求項1所述的樹脂強化膠粒，其中，所述聚乙烯樹脂是一高密度聚乙烯。
3. 如請求項1所述的樹脂強化膠粒，其中，所述玻璃纖維股段具有介於3.2至25.4釐米之間的長度以及介於5至15微米之間的直徑。
4. 如請求項1所述的樹脂強化膠粒，其中，所述偶合劑是一經馬來酐接枝的烯烴。
5. 一種強化塑膠混合料，其包括10至90重量%的一樹脂強化膠粒以及90至10重量%的一基本樹脂，其中，所述樹脂強化膠粒包括35至60重量%的一聚乙烯樹脂、40至60重量%的一玻璃纖維股段以及2至10重量%的一偶合劑，且所述偶合劑是一經馬來酐接枝的烯烴。
6. 如請求項5所述的強化塑膠混合料，其中，所述基本樹脂以及所述聚乙稀樹脂都是一高密度聚乙烯。
7. 如請求項5所述的強化塑膠混合料，其中，所述玻璃纖維股段具有介於3.2至25.4釐米之間的長度以及介於5至15微米之間的直徑。
8. 一種低溫重載塑膠製品的製造方法，其包括：通過一同向雙軸押出機將35至60重量%的一聚乙烯樹脂、40至60重量%的一玻璃纖維股段以及2至10重量%的一偶合劑進行混練，以形成一樹脂預混物；對所述樹脂預混物進行一冷卻造粒程序，以形成一樹脂強化膠粒，其中，所述樹脂強化膠粒包括35至60重量%的所述聚 乙烯樹脂、40至60重量%的所述玻璃纖維股段以及2至10重量%的所述偶合劑；混合所述樹脂強化膠粒以及一基本樹脂，以形成一樹脂強化材料；以及對所述樹脂強化材料進行壓製成形或是射出成形，以形成所述低溫重載塑膠製品。
9. 如請求項8所述的低溫重載塑膠製品的製造方法，其中，所述偶合劑是一經馬來酐接枝的烯烴，且所述基本樹脂以及所述聚乙烯樹脂都是一高密度聚乙烯。
10. 如請求項8所述的低溫重載塑膠製品的製造方法，其中，所述玻璃纖維股段具有介於3.2至25.4釐米之間的長度以及介於5至15微米之間的直徑。